基于原模图的空间耦合LDPC码设计

发布时间：2020-06-15 05:13

【摘要】：随着数字通信的快速发展,通信过程中对数据传输可靠性的要求日益增加,纠错编码技术越发重要。在纠错编码领域,低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码以其优异的性能得到了广泛关注。基于原模图的空间耦合LDPC(Spatial Coupled LDPC,SC-LDPC)码以更优的迭代译码阈值和渐近最小距离特性,成为LDPC码的一个重要分支。因此,本文基于原模图研究了SC-LDPC码的设计,以进一步达到通信系统的有效性和可靠性的要求。本文主要研究内容如下:首先,本文在构造原模图SC-LDPC码的过程中提出了一种改进的边展开算法。在原模图SC-LDPC码的构造过程中,由于SC-LDPC码特殊的结构特征,基校验矩阵进行分割时,已形成的环结构可能被破坏,致使译码性能得到改善。为此本文基于渐进边增长(Progressive Edge Growth,PEG)算法,通过添加参数约束的改进方法,减少了构造的原模图SC-LDPC码中短环的数量。由流水线迭代译码算法的仿真分析得出结论:采用改进后的边展开算法所构造的SC-LDPC码的误比特率(Bit Error Rate,BER)在10~(-6)处,信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)有0.2dB的增益,具有更好的纠错性能,同时实现了更大可能的局部围长。其次,本文介绍了一种更易实现的码率兼容SC-LDPC码集的设计方案。已有文献表明,SC-LDPC码具有阈值饱和特性,码率兼容性则使编码系统能够方便地适应变化的信道条件,然而码率兼容SC-LDPC码集的现有设计方案复杂度较高。为降低复杂度,本文基于现有设计方案,采用随机扩展方案构造低于母码码率的码集,采用随机打孔方案构造高于母码码率的码集,最后将二者结合构造出码率兼容的SC-LDPC码集。本文介绍的码率兼容SC-LDPC码集方案的优势在于:一方面,实现简单,仅通过目标设计码率简单计算重复次数、挑选比例和打孔比例三个参数就可以完成,不需要针对每一个码率设计复杂的扩展和打孔方案;另一方面,阈值分析结果表明,所设计的码率兼容SC-LDPC码集在二进制删除信道(Binary Erasure Channel,BEC)下的阈值都非常接近容量限,尤其在低码率下,要明显优于现有方案构造的码率兼容SC-LDPC码集。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.22
【图文】：

模型图,数字通信系统,模型,香农

图 1.1 数字通信系统模型于图 1.1 所示的模型，早在 1948 年香农就于“通信的数学理论”[1]中介道中实现可靠通信的方法，并提出了有扰信道编码的理论。香农指出系速率R 小于信道容量C ，也就是说，通过选择有效的编译码技术可增强

原模图,LDPC码

6规则LDPC码原模图

【参考文献】